视觉信息加工及其脑机制

 视觉是人们感知外部世界最重要的途径之一。视觉信号通过视网膜接收后传递到大脑皮层进行加工处理,最终形成人们所意识到的画面。目前为止,已有大量研究从不同水平不同角度探讨大脑如何对视觉信息进行加工和表征,但仍有很多未解的问题。本文综述了视觉信息加工的研究进展,回顾了脑视觉信息加工过程及组织形式,总结了近年来有关视觉可塑性、知觉学习、生物社会信息知觉等方面的研究进展。     

跨模态编码

随着多媒体通信技术的发展,包含音频、视频和触觉信号的跨模态通信有望成为未来多媒体通信的主流.为满足跨模态异构码流的通信需求,文中提出了利用不同模态信号间语义相关性的跨模态编码方式.首先阐述了目前触觉编码的研究进展和相关的理论方法,然后详细分析了跨模态编码的信息论原理,并从稳定性控制、分级编码、跨模态嵌入同步和跨模态语义...     

视触觉跨通道注意的脑机理认知研究

采用注视点一提示一目标范式,通过空间线索、时间线索、无线索3种方式,对20名被试者的视觉、触觉、视触觉统合分别进行研究.结果表明.当视觉或触觉单通道接受提示及刺激时,空间线索比时间线索更能影响加工处理信息的速度.视触觉统合作用时,空间线索的影响大于时间线索及无线索提示时的影响,即空间线索相对应的反应时长要短,时间线索的影响与无线索提示时差别比较小.本实验进一步说明单通道选择性注意与跨通道选择性注意存在不同的脑信息加工机制.     

跨模态通信理论及关键技术初探

传统视听服务和新兴触觉服务的相互加持,必将为多媒体用户带来更为极致的互动感受和场景体验.针对音频、视频和触觉信号在物理特征、传输需求、呈现形式等维度上均存在本质差异大的问题,提出音-视-触跨模态通信构架,主要包括触觉信号编码、多模态异构码流传输、跨模态信息重建三个方面.首先,基于用户触觉感知机理介绍当前高效、鲁棒的触觉信号编码方案,为实现信号的压缩提供理论依据;其次,通过充分利用码流传输的时空特性,提出一种边缘智能赋能下的多模态异构码流传输策略,以满足超低时延、超高可靠、大容量的传输需求;随后,通过不同模态间语义层面的融合及共享,探索智能、完备的跨模态信息重建机制以提升用户的沉浸感体验;最后,指出跨模态通信仍然存在的挑战以及展望其未来发展方向.     

触觉及其再现——触觉学研究进展

高精密度触觉反馈的产生对于沉浸在虚拟现实和远程操作系统中的下一代将会是至关重要的。尽管在这个领域中取得了许多技术进步,但是完美沉浸感的触觉显示的发展不能仅仅沿着技术创新发展,还需要对人类触觉感知的精神物理学机理的深入理解和利用。本书总结了TOUCH-HapSys研究项目的主要成果,该项目受到了欧盟第5框架计划的IST计划财政支持,它构成了对新一代高保真度触觉显示技术的重要贡献。     

基于改进卷积注意力机制的触觉图像识别

为了改善传统轻量化网络对触觉图像全局特征提取能力差的问题,提出一种基于轻量化网络提高触觉图像感知分类的新算法,通过将卷积块注意力模块(CBAM)引入坐标注意力机制(CA)来增强特征信息表达能力.利用CA采取空间全局信息并嵌入通道注意中,使卷积网络能够在较全面的区域捕获注意力权重.结果表明：所提算法优于现有轻量化网络算法;该算法对GelSight数据集、多模态传感器数据集2种触觉图像进行分类识别测试,在分类表现中分辨正确率分别达到了88.2%和94.4%;相比于传统的CBAM注意力模型、自注意力模型(SENet)和仅有LeNet的神经网络,该算法对触觉图像的识别能力在GelSight数据集上分别提高了8.7%、8.7%和3.0%,在多模态传感器数据集上分别提高了13.3%、13.4%和4.8%.     

基于穿戴型振动触觉数据腰带的方位提示实验研究

振动触觉数据腰带是将环境信息(主要是方位信息)按照一定规则转换为振动触觉刺激并作用于人腰部的装置.以穿戴型振动触觉数据腰带实验系统为基础,进行触觉提示定位实验,验证了触觉方位提示的有效性和准确性,并在此基础上提出有效的振动触觉编码方式.从人对触觉刺激的主观感知适应性角度,分析比较了有训练和无训练情况下使用者对触觉提示方向定位的准确性.结果表明,适应性训练有助于受试者快速熟悉触觉编码规则,提高辨识准确率.在改进振动触觉编码模式方面,由用单一电机振动表征方位信息,改变为用多个电机同时振动的动态编码方式表征方位信息.实验结果表明,采用动态编码方式的信息提示准确率总体高于单一振动编码,但在某些方向上,人的触觉提示辨识准确率有一定降低.因此今后的改进设计可以针对不同的方位采用混合编码.     

移动终端信息的振动式触觉信号编码表征方法

针对视听障碍群体无法通过触觉交互操作获取移动设备信息的问题,提出一种利用多感知强度的振动触觉信号对移动设备上的信息进行编码的方法,用于区分信息种类或内容.首先,通过测试感知阈值确定振动触觉信号的频率、持续时间和间隔的感知强度,并将信号调整到可接受的水平;其次,根据主观感知强度差异和编码组合方式提出等长编码和变长编码,用于信息的触觉编码传输;最后,通过信息理论对有限编码信息的识别结果进行评估.实验结果表明,该方法可提高信息触觉判定的正确率,且变长编码与等长编码相比具有更好的识别率和传输效率.     

柔性触觉传感器用导电橡胶压阻特性及其拟合

以炭黑(CB3100)为导电相,硅橡胶为基质制备柔性触觉传感器用导电复合材料.分析了测量压阻特性的电极置于导电橡胶体内或覆盖于导电橡胶表层对压阻实验数据的影响.实验结果表明,压阻特性非线性特性明显,采用二次多项式拟合压阻实验数据可获得高拟合优度,且电极内嵌于导电橡胶测得的压阻数据拟合的相关系数均高于电极外贴在导电橡胶上测得的压阻数据拟合的相关系数.灵敏度与材料的初始电阻正相关,电极外贴于导电橡胶表面的传感器结构可获得较高的力灵敏度.     

人手柔性触觉感知特性

提出了一种新颖的基于弹性梁有效变形长度控制的柔性触觉感知再现方法,并研制了柔性触觉感知装置.通过在该柔性触觉装置上进行实验,对人手的柔性触觉感知特性进行了研究,得出一些结论.刚度越大,分辨率越低,随着刚度的增大,相比较的2个物体间需具有更大的刚度差异才能够分辨.当人们触摸物体时,习惯的次数为2～6次,按压频率主要分布在0.3～1.3 Hz.实验点的刚度越大越难记忆.连续感知的正确率要明显高于不连续感知的正确率.本实验方法简单有效,得出的实验结论不仅可用来改进触觉再现装置的设计,而且为触觉再现技术的研究提供了生理学依据.     

三维涡流结构的触觉表达

将虚拟现实的力反馈技术与科学计算可视化技术结合起来,提出了融合虚拟现实中视觉和触觉通道来理解涡流特征的方法．涡流特征的许多属性视觉无法表达,而触觉则是非常理想的手段．用视觉表达涡流特征的几何外形,用触觉来获知涡流的核线位置及其旋转强度,可在一个视图中表达涡流特征．开发了一个触觉可视化原型并介绍了其在工程中的实际应用．     

可视化技术在柔顺性触觉研究中的应用

触觉可视化是利用虚拟现实技术将图形显示和触觉显示相结合,为主控端操作者提供操作环境的模拟信息.本文介绍了触觉可视化的研究特点、应用前景,总结了四种系统的优缺点并对系统性能进行比较.最后总结了触觉可视化技术的发展趋势.     

四连杆机构的重要参数及计算程序

本文介绍机构的重要参数及其意义与应用的前景;以实用的工程方法逐一作出具体计算,并列出CAD程序,供作复杂运动综合的基础。     

触觉反馈技术在汽车信息系统中的应用

近年来汽车的智能网联化程度日益提高,现代车辆已经转变为拥有导航系统、娱乐系统、气候控制系统、车辆性能系统等信息系统的可移动计算机平台,驾驶员在车内可以访问和交互的信息量显著增加。然而在驾驶时操作功能繁多的汽车信息系统会分散司机大量的视觉和听觉注意力,造成分心驾驶,增加了发生交通事故的可能。驾驶时使用触觉模态可以与视听模态形成互补,减轻驾驶员视听负担,提高驾驶安全性、交互可靠性、使用舒适性。在总结触觉反馈技术在汽车中应用的发展历程的基础上,阐述了车内交互活动和触觉模态在车内可展现信息的具体种类;重点从车载触觉警告系统、车载触觉导航系统和车载触觉操作协助系统3个方向分析了触觉反馈技术在汽车信息系统中应用的研究进展,并分别总结了在车载警告系统、导航系统和操作协助系统中触觉激励的主要来源;分析总结相关文献,详述了汽车触觉信息系统对驾驶性能影响研究的实验环境、评估指标、评估方法和结果;基于现有技术和研究方法的不足,从触觉反馈激励信号的位置、模式和参数的选取、行为适应问题的研究、实验环境的改进、对影响触觉感知不同因素的考虑、多种汽车触觉信息系统的整合等方面,对未来汽车触觉信息系统的研究进行了讨论与展望。     

具重力补偿功能三自由度力觉主手动力学研究

设计一种三自由度力觉主手,具有重力补偿功能.通过建立主手的拉格朗日方程完成了主手动力学模型的构建,得到了关节伺服电机的动力学附加力矩,实现主手重力补偿.建立虚拟样机,通过ADAMS动力学仿真证明计算结果正确.通过主手静平衡仿真分析,证明施加配重的必要性和重力补偿策略的有效性.     

表面活性剂在纳米材料制备中的应用

综述了表面活性剂的分散机制及其在纳米材料制备中的分散作用;介绍了表面活性剂在几种制备纳米材料方法中的应用情况.     

新型抗感染生物活性物质--昆虫抗菌肽的研究进展

概述了昆虫抗菌肽的种类、生物活性、作用机理及应用前景。     

材料感知在产品形态设计中的应用

根据产品设计中感性工学的理念,从以人为本的角度来探讨材料感知在产品形态设计中的应用,通过调查分析产品形态材料来获得用户的感知偏好,进而得出产品形态设计中材料与用户的感觉和知觉的对应关系,以服务于产品形态设计.     

B-P神经网络改进及其在Matlab中应用程序发布的研究

主要讨论了B-P神经网络的结构、算法及不足,列举了一些关于训练时间长、出现局部极小值等问题的改进方法,分析了各种改进方法及其改进的效果,还选取了几种可以与B-P算法相结合的算法,最后以实例说明BP神经网络在Matlab中的实现及发布成独立应用程序的过程.